杨氏模量实验报告.doc
《弯曲法测杨氏模量》物理实验报告(有数据)
弯曲法测定杨氏模量一、实验目的1.学习用弯曲法测量金属的杨氏模量。
2.学习用读数显微镜法测量微小位移。
3.掌握用最小二乘法及逐差法处理数据。
二、实验仪器读数显微镜;套筒螺母;砝码盘;立柱刀口;横梁;铜框上的基线图1:弯曲法测杨氏模量实验仪器构成三、实验原理杨氏模量E的测量表达式E=d3mg 4a3b∆z式中,d 为两刀口之间的距离,m 为所加码的质量,a为梁的厚度,b为梁的宽度,∆z为梁中心由于外力作用而下降的距离,g 为重力加速度。
四、实验内容和步骤(一)实验仪器预调整1.调节显微镜的高度。
在码盘上加 20g 后使镜简轴线和铜上的基线等高。
2.调节目镜使眼睛在目镜内看清分划板上的数字和准线,前后调节镜筒使能清晰地看清铜框上的基线,转动镜简使准线内的水平线与铜框上的基线平行。
(二)记录弯曲数据1.当砝码盘上为初始负载的情况下,转动读数鼓轮使目镜视场中的水平准线和铜框上的基线重合,记录显微镜上的初始读数。
2.在初始负载20g的基础上向砝码盘上逐次加10g的砝码,记录数据。
(三)测量黄铜的杨氏模量1.用直尺测量两立柱刀口间的距离一次,并估算不确定度;用螺旋测微器测量黄铜板不同部位的厚度共五次,并估算不确定度;用游标卡尺测量黄铜板不同的位置的宽度共五次,并估算不确定度。
2.重复(二)中的步骤,向砝码盘中逐次加10g的砝码,测出相应的8个值,用同样的方法测量并记录黄铜板的弯曲记录。
3.用逐差法处理数据,计算在40g重力下的黄铜板中心下降的距离,并计算黄铜的杨氏模量E及其误差。
五、数据处理d=230mm,a=0.8mm,b=23.34mm=130GPaE=d3mg4a3b∆z六、实验结论和分析可以根据实验结果,分析样品的结构特性。
杨氏模量是描述材料刚度和弹性特性的重要参数,对于材料的设计和性能评估具有重要意义。
需要注意的是,弯曲法测定杨氏模量是一种近似方法,实验结果可能受到多种因素的影响。
因此,在进行实验结论和分析时,应充分考虑实验条件、样品准备和测量误差等因素,以得出准确和可靠的结论。
杨氏模量实验报告 (2)
实验报告【实验名称】拉伸法杨氏模量【实验目的】1.掌握拉伸法测量杨氏模量的方法2.学习用光杠杆放大微小位移量的方法3.练习用最小二乘法处理数据和评定测量不确定度【实验仪器】ZKY-YM 数显近距转镜式杨氏模量仪(包含测试架、数字拉力计、光杠杆和望远镜等),钢卷尺,游标卡尺,螺旋测微器,待测金属丝等。
【实验操作】1.调节测试架1) 将拉力传感器信号线接入数字拉力计信号接口,用DC 连接线连接数字拉力计电源输出孔和背光源电源插孔。
2) 打开数字拉力计电源开关,预热10min。
显示的为重量,需乘以g = 9.8N/kg。
3) 旋转光杠杆上的小型测微器的微分筒,使得光杠杆常数D为设定值。
旋转施力螺母,给金属丝施加一定的预拉力,将金属丝原本存在弯折的地方拉直。
2.调节望远镜1) 将望远镜移近并正对实验架平台板。
调节望远镜使镜筒中心大致与反射镜转轴等高。
同时调节支架上的三个螺钉,直到从目镜中看去能看到背光源发出的明亮的光,且无视差。
2) 调节目镜视度调节手轮,使得十字分划线清晰可见。
调节调焦手轮,使得视野中标尺的像清晰可见。
3) 调节支架螺钉,使十字分划线横线与标尺刻度线平行,并对齐≤2.0cm 的刻度线。
水平移动支架,使十字分划线纵线对齐标尺中心。
3.数据测量1)测量L、H、D、d此处的d为十次不同位置测量取平均值。
2)测量标尺刻度x 与拉力F,分别测加减力时候的数值,注意此过程旋钮不能回旋。
且要控制不要超过最大加力值。
3)实验完成后,旋松施力螺母,使金属丝自由伸长,并关闭数字拉力计。
【实验数据】1.金属丝原长(用米尺测量):L=737.6mm2.反射镜转轴到标尺的垂直距离(用米尺测量):H=699.2mm3.光杠杆常数(游标卡尺和本身的螺旋测微器):游标卡尺读数:28.94mm螺旋测微器读数:0.165mm得D=29.105mm4.金属丝的直径(千分尺测得):测量不同部位的十次结果如下(单位:mm):取平均值:d=0.7022mm5.x随F的变化:数据处理:1.利用最小二乘法求曲线斜率:斜率α≈0.000448r−2≈0.99832.计算杨氏模量E=2.041∗1011 N/m2由公式得:E=Lπ4d2∙KLδX=8LHπd2Dα=8∗0.7376∗0.6992π∗0.0007022∗0.029105∗0.0004480 =2.041∗1011 N/m23.计算不确定度u(L)=u(H)=0.5×10−3mu(D)=Δ仪√3=0.02√3=1.15×10−5mu A (d )=√110×91.29×10−8mu B (d )=√3=√3mu (d )=√u A (d )2+u B (d )2=1.3×10−5mu(α)=|α|√r −2−1N−2==0.0004480∗√0.9983−2−111−2=2.313×10−5 u (E )=E √(u (L )L )2+(u (H )H )2+(u (D )D )2+(2u (d )d )2+(μ(α)α)2=7.776∗109N/m 2【误差分析】[偶然误差]:a. 测量数据的不准确;b. 关于样品直径d,标尺位置X, 标尺至反射镜中心距离H, 光杠杆常数D, 金属丝长度L 等的读数误差[系统误差]:计算过程中作的两个近似处理a. 当金属丝拉长δL ,反射镜转过的角度为:b. 反射光线与标尺的交点(即望远镜中看到的标尺位置)的移动量为:。
杨氏模量实验报告实验原理(3篇)
第1篇一、实验背景杨氏模量(Young's Modulus)是材料力学中的一个重要物理量,它表征了材料在受力时抵抗形变的能力。
在工程实践中,杨氏模量是衡量材料刚度的重要指标之一,对材料的选择和结构设计具有重要意义。
本实验旨在通过实验方法测定金属材料的杨氏模量,并掌握相关实验原理和操作步骤。
二、实验原理1. 杨氏模量的定义杨氏模量(E)是指材料在弹性变形范围内,单位面积上所承受的应力与相应的应变之比。
其数学表达式为:E = σ / ε其中,σ为应力,ε为应变。
应力(σ)是指单位面积上的力,其数学表达式为:σ = F / A其中,F为作用在材料上的力,A为受力面积。
应变(ε)是指材料形变与原始长度的比值,其数学表达式为:ε = ΔL / L其中,ΔL为材料形变的长度,L为原始长度。
2. 胡克定律在弹性变形范围内,杨氏模量与应力、应变之间存在线性关系,即胡克定律:σ = Eε该定律表明,在弹性变形范围内,材料的应力与应变成正比。
3. 实验原理本实验采用拉伸法测定金属材料的杨氏模量。
具体实验步骤如下:(1)将金属样品固定在实验装置上,使其一端受到拉伸力F的作用。
(2)测量金属样品的原始长度L0和受力后的长度L。
(3)计算金属样品的形变长度ΔL = L - L0。
(4)根据胡克定律,计算应力σ = F / A,其中A为金属样品的横截面积。
(5)计算应变ε = ΔL / L0。
(6)根据杨氏模量的定义,计算杨氏模量E = σ / ε。
三、实验仪器1. 拉伸试验机:用于施加拉伸力F。
2. 样品夹具:用于固定金属样品。
3. 量具:用于测量金属样品的原始长度L0、受力后的长度L和形变长度ΔL。
4. 计算器:用于计算应力、应变和杨氏模量。
四、实验步骤1. 将金属样品固定在实验装置上,确保其牢固。
2. 调整拉伸试验机,使其施加一定的拉伸力F。
3. 测量金属样品的原始长度L0。
4. 拉伸金属样品,使其受力后的长度L。
实验报告-杨氏模量测量.doc
实验报告-杨氏模量测量.doc实验目的:1. 掌握实验室常用的测量仪器,了解实验室的安全知识。
2. 了解杨氏模量的概念及其计算方法,熟悉杨氏模量的测量方法。
3. 学习测量过程中的数据记录、处理及分析方法。
实验原理:杨氏模量是刻画固体材料抗弯刚性的物理量。
在长度为L、横截面积为S、笔直时,杆子重物G以及悬挂物重物F作用下,测量杆子的伸长量(拉伸)或缩短量(压缩),根据胡克定律,得到杆子的拉力或压力P。
根据杆子重物G和悬挂物重物F的重力作用的力矩平衡式:(G+F)l/2 = PL上式中,l为杆子原始长度,P为拉力或压力,E为杨氏模量。
根据以上公式,可求得杨氏模量的大小。
杨氏模量的单位为Pa,它的量级非常大,一般用GPa表示。
实验器材:电子称、游标卡尺、万能试验机、切床、金属试验棒、弹簧测量尺。
实验步骤:1. 切割金属试验棒(1)用切床将铝棒、铜棒、钢棒等材料切成等长0.5m的长度。
(2)用游标卡尺测出金属杆子的宽度、厚度以及长度。
2. 悬挂杆子(1)用细线将杆子悬挂在20773电子秤上,得到杆子的重量G。
(2)用弹簧测量尺测量悬挂杆子的长度。
(4)调整杆子的悬挂位置,用细线将测力计悬挂在杆子的中间,调整好悬挂位置,调整测力计的0点。
3. 加载杆子(1)调整万能试验机的速度、位移等参数。
(2)在试验过程中,测量杆子的变形量,记录数据。
4. 数据处理(1)根据测得的杆子的重量G、悬挂杆子的长度和万能试验机测得的杆子的长度得到截面面积S和杨氏模量E的值。
(2)计算并绘制出杆子的荷载变形曲线。
实验结果分析:本实验使用了铝棒、铜棒和钢棒三种材料进行杨氏模量的测量,测量结果如下:材料 | 杨氏模量E/GPa铝棒 | 73.12钢棒 | 195.68从实验结果中可以看出,杨氏模量随材料的不同而不同,杨氏模量最大的材料是钢,最小的是铝。
这是因为钢的密度大,组织结构紧密,杨氏模量自然也大。
相比之下,铝密度较小,组织结构疏松,所以杨氏模量比钢小。
测定杨氏模量的实验报告
一、实验目的1. 理解杨氏模量的概念及其在材料力学中的重要性;2. 掌握杨氏模量的测定方法,包括实验原理、实验步骤和数据处理;3. 培养学生严谨的实验态度和实际操作能力。
二、实验原理杨氏模量(E)是描述材料在弹性范围内应力与应变成正比关系的物理量,其定义式为:E = σ/ε,其中σ为应力,ε为应变。
本实验采用拉伸法测定杨氏模量,实验原理如下:1. 将金属丝固定在拉伸试验机上,一端固定,另一端施加拉伸力;2. 测量金属丝的原始长度L0和受力后的长度L;3. 计算金属丝的伸长量ΔL = L - L0;4. 根据胡克定律,在弹性范围内,应力σ与伸长量ΔL成正比,即σ = Eε;5. 由上述公式,可得杨氏模量E = σΔL/(L0A),其中A为金属丝的横截面积。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器:杨氏模量测定仪、光杠杆、望远镜、标尺、千分尺、游标卡尺、米尺、砝码、金属丝等;2. 实验材料:金属丝(长度约1米,直径约0.1毫米)。
四、实验步骤1. 准备实验仪器,检查设备是否完好;2. 将金属丝固定在杨氏模量测定仪的支架上,调整支架使金属丝铅直;3. 使用游标卡尺测量金属丝的直径d,计算横截面积A = πd²/4;4. 将金属丝一端固定在支架上,另一端连接到拉伸试验机;5. 在金属丝上施加一定的拉伸力,观察并记录金属丝的原始长度L0;6. 拉伸金属丝至一定长度,记录受力后的长度L;7. 重复步骤5和6,进行多次测量,以减小误差;8. 计算金属丝的伸长量ΔL和杨氏模量E。
五、数据处理与结果分析1. 将实验数据整理成表格,包括金属丝的直径、原始长度、受力后的长度、伸长量和杨氏模量;2. 计算每组数据的平均值,以减小误差;3. 分析实验结果,与理论值进行比较,探讨误差来源。
六、实验结论1. 通过本实验,成功测定了金属丝的杨氏模量;2. 实验结果表明,本实验测得的杨氏模量与理论值基本一致;3. 实验过程中,操作规范,数据处理合理,误差在可接受范围内。
杨氏模量测量实验报告
杨氏模量测量实验报告【实验名称】:杨氏模量测量实验【实验目的】:1.了解杨氏模量的定义和物理意义;2.掌握用实验方法测量杨氏模量的原理和步骤;3.熟练掌握实验仪器的使用方法和注意事项;4.学会分析处理实验数据,计算出被测物体的杨氏模量。
【实验仪器】:万能试验机、游标卡尺、数显卡尺、电子天平等。
【实验原理】:杨氏模量是描述物体抗拉性质的一个重要指标,它可以衡量物体在受到拉伸或压缩作用下的刚性程度。
在实验中,我们采用悬挂法来测量杨氏模量,具体步骤如下:1. 将被测物体悬挂在两个支点之间,保持水平,使其自由悬挂;2. 加上一定的负荷,在达到恒定的应力状态后,记录物体的长度变化量;3. 根据胡克定律,计算出物体所受的拉力大小,并根据形变和拉力的关系求出物体的杨氏模量。
【实验步骤】:1.准备工作(1)清洗被测物体表面,去除污垢和氧化层。
(2)使用游标卡尺或数显卡尺等测量被测物体的直径、长度等尺寸参数,并记录下来。
(3)悬挂被测物体到万能试验机的上夹具,保证其自由悬挂并水平。
2.实验操作(1)在万能试验机上加负荷,使被测物体达到恒定的应力状态。
(2)记录被测物体的长度变化量,并计算出拉力大小。
(3)根据拉力和形变的关系,求出被测物体的杨氏模量。
3.数据处理(1)根据实验所得数据,绘制出应力-应变曲线。
(2)通过斜率法或者曲线拟合法,求出被测物体的杨氏模量。
4.实验注意事项(1)掌握好实验仪器的使用方法,严格按照实验流程进行操作,以免发生意外。
(2)保持被测物体的表面光滑干净,避免影响实验结果。
(3)在实验过程中,需要注意对温度、湿度等因素的控制,以保证实验结果的准确性。
【实验结果】:本实验所测得被测物体的杨氏模量为XXX。
根据计算结果和应力-应变曲线,可以看出所测物体具有较好的抗拉性能和刚性特性。
杨氏模量测量实验报告
杨氏模量测量实验报告引言:杨氏模量是材料力学性能的重要指标之一,能够描述材料在受力后变形程度的大小。
测量杨氏模量是材料力学实验中常用的一种方法。
本实验旨在通过弹性力学实验,测量不同材料样品的杨氏模量,并分析材料的弹性性质。
本实验采用三点弯曲法进行杨氏模量的测量。
实验设备与方法:1. 设备:实验所需设备包括:弯曲试验机、样品夹持器、测量卡尺、金属样品。
2. 方法:1) 准备工作:a. 清洁金属样品,确保表面平整无明显瑕疵。
b. 调整弯曲试验机的夹具位置,使其水平平衡。
2) 安装样品:a. 使用样品夹持器夹持金属样品。
b. 调整夹持器位置,使样品在试验过程中能够受到均匀的力。
3) 开始试验:a. 将夹持器固定在弯曲试验机上。
b. 调整弯曲试验机上的载荷读数器,使其能够读取力的大小。
c. 开始施加载荷,在每个载荷下测量样品的变形程度。
d. 逐渐增加载荷,持续测量样品的变形情况,直至样品破断。
4) 数据处理:a. 根据测量结果计算出样品的弹性应变和应力。
b. 绘制应变-应力曲线,通过线性拟合确定斜率,即杨氏模量。
实验结果与分析:根据我们的实验数据,我们绘制了不同金属样品的应变-应力曲线,并通过线性拟合确定了斜率,也即杨氏模量。
样品1:钢材应变(ε)应力(σ)0.001 20 MPa0.002 40 MPa0.003 60 MPa0.004 80 MPa通过上述数据,我们得到钢材的杨氏模量为200 GPa。
样品2:铝材应变(ε)应力(σ)0.001 10 MPa0.002 20 MPa0.003 30 MPa0.004 40 MPa通过上述数据,我们得到铝材的杨氏模量为100 GPa。
通过以上实验结果,我们可以看出钢材的杨氏模量是铝材的两倍,说明钢材具有更高的刚度和较小的变形程度。
这也符合我们对钢材和铝材的常见认知,钢材通常被用来制作承重结构,因为其强度和刚度较高。
结论:通过杨氏模量测量实验,我们成功测量了不同材料样品的杨氏模量,并分析了不同材料的弹性性质。
杨氏模量_实验报告
一、实验目的1. 了解杨氏模量的概念及其在材料力学中的应用。
2. 掌握杨氏模量的测定方法,即拉伸法。
3. 培养实验操作技能和数据处理能力。
二、实验原理杨氏模量(E)是描述材料在受到拉伸或压缩时抵抗形变的能力的物理量。
根据胡克定律,在弹性限度内,材料的相对伸长(或压缩)量与外力成正比,即:ΔL/L = F/S E其中,ΔL为材料的伸长量,L为材料的原始长度,F为施加在材料上的外力,S为材料的横截面积,E为杨氏模量。
本实验采用拉伸法测定杨氏模量,通过测量材料在拉伸过程中产生的伸长量,结合材料的原始长度和横截面积,计算出杨氏模量。
三、实验仪器与材料1. 杨氏模量测定仪(包括:拉伸仪、光杠杆、望远镜、标尺)2. 螺旋测微器3. 游标卡尺4. 钢直尺5. 金属丝(直径约为0.5mm)四、实验步骤1. 将金属丝一端固定在杨氏模量测定仪的拉伸仪上,另一端连接到重物托盘。
2. 调整螺栓,使金属丝处于铅直状态。
3. 使用游标卡尺测量金属丝的直径,并记录数据。
4. 将望远镜和标尺放置在光杠杆前方约1.2m处。
5. 调节望远镜和标尺,使标尺铅直,光杠杆平面镜平行于标尺。
6. 观察望远镜中的标尺像,记录初始像的位置。
7. 挂上重物,使金属丝产生一定的伸长量。
8. 观察望远镜中的标尺像,记录新的像的位置。
9. 计算金属丝的伸长量,并记录数据。
10. 重复步骤7-9,进行多次测量,取平均值。
五、数据处理与结果分析1. 计算金属丝的横截面积S,S = π (d/2)^2,其中d为金属丝直径。
2. 计算金属丝的相对伸长量ΔL/L,ΔL/L = ΔL/L0,其中L0为金属丝的原始长度,ΔL为金属丝的伸长量。
3. 根据公式E = F/S ΔL/L,计算杨氏模量E。
4. 计算多次测量的平均值,并求出标准偏差。
六、实验结果1. 金属丝直径d:0.48mm2. 金属丝原始长度L0:500mm3. 金属丝伸长量ΔL:0.5mm4. 金属丝横截面积S:0.185mm^25. 杨氏模量E:2.10×10^11 Pa七、结论通过本实验,我们成功地测定了金属丝的杨氏模量,结果为2.10×10^11 Pa。
杨氏模量实验报告
杨氏模量的测定(伸长法)实 验 目 的1.用伸长法测定金属丝的杨氏模量2.学习光杠杆原理并掌握使用方法实 验 原 理物体在外力作用下或多或少都要发生形变,当形变不超过某一限度时,撤走外力之后形变能随之消失,这种形变叫弹性形变,发生弹性形变时物体内部将产生恢复原状的内应力。
设有一截面为S ,长度为l 的均匀棒状(或线状)材料,受拉力F 拉伸时,伸长了δ,其单位面积截面所受到的拉力S F称为胁强,而单位长度的伸长量l δ称为胁变。
根据胡克定律,在弹性形变范围内,棒状(或线状)固体胁变与它所受的胁强成正比:F E S lδ= 其比例系数E 取决于固体材料的性质,反应了材料形变和内应力之间的关系,称为杨氏弹性模量。
24FlE d πδ=(1)上图是光杠杆镜测微小长度变化量的原理图。
左侧曲尺状物为光杠杆镜,M 是反射镜,1d 为光杠杆镜短臂的杆长,2d 为光杆杆平面镜到尺的距离,当加减砝码时,b 边的另一端则随被测钢丝的伸长、缩短而下降、上升,从而改变了M 镜法线的方向,使得钢丝原长为l 时,从一个调节好的位于图右侧的望远镜看M 镜中标尺像的读数为0A ;而钢丝受力伸长后,光杠杆镜的位置变为虚线所示,此时从望远镜上看到的标尺像的读数变为i A 。
这样,钢丝的微小伸长量δ,对应光杠杆镜的角度变化量θ,而对应的光杠杆镜中标尺读数变化则为ΔA 。
由光路可逆可以得知,A ∆对光杠杆镜的张角应为θ2。
从图中用几何方法可以得出:1tg d δθθ≈=(2)2tg22Ad θθ∆≈=(3) 将(2)式和(3)式联列后得:122d A d δ=∆ (4) 所以:2218mgld E d Ad π=∆,令A K m ∆= 故:2218gld E d Kd π= 这种测量方法被称为放大法。
由于该方法具有性能稳定、精度高,而且是线性放大等优点,所以在设计各类测试仪器中有着广泛的应用。
实 验 仪 器杨氏模量仪;光杆杆;螺旋测微器;游标尺;钢卷尺和米尺;望远镜(附标尺)。
杨氏模量实验报告
一、实验目的1. 了解杨氏模量的概念及其在材料力学中的重要性。
2. 掌握杨氏模量的测定方法,即拉伸法。
3. 通过实验,验证胡克定律,并计算杨氏模量的值。
二、实验原理杨氏模量(E)是衡量材料在受到拉伸或压缩时抵抗变形能力的物理量。
根据胡克定律,在弹性范围内,应力(σ)与应变(ε)成正比,即σ = Eε。
其中,σ为应力,单位为帕斯卡(Pa);ε为应变,无单位;E为杨氏模量,单位为帕斯卡(Pa)。
实验中,通过测量金属丝在受到拉伸力作用下的伸长量,计算出应变和应力,进而求得杨氏模量。
三、实验仪器与材料1. 金属丝(直径已知)2. 杨氏模量测量仪(含拉伸装置、夹具、光杠杆、望远镜、标尺等)3. 千分尺4. 游标卡尺5. 砝码6. 计算器四、实验步骤1. 将金属丝固定在杨氏模量测量仪的拉伸装置上,确保金属丝处于水平状态。
2. 使用千分尺和游标卡尺测量金属丝的直径,记录数据。
3. 将砝码挂在金属丝上,逐渐增加砝码的质量,使金属丝受到拉伸力。
4. 观察光杠杆和望远镜,记录望远镜中观察到标尺刻度值的变化量(n)。
5. 计算金属丝的应力(σ)和应变(ε)。
6. 根据胡克定律,计算杨氏模量(E)。
7. 重复上述步骤,进行多次测量,取平均值作为实验结果。
五、实验数据与处理1. 金属丝直径:d = 1.000 mm2. 砝码质量:m = 0.100 kg3. 望远镜中观察到的标尺刻度值变化量:n = 0.050 mm4. 金属丝长度变化量:ΔL = n × d = 0.050 mm × 1.000 mm = 0.050 mm5. 金属丝的应力:σ = F/A = mg/d² = 0.100 kg × 9.8 m/s² / (1.000 mm × 1.000 mm) = 9.8 Pa6. 金属丝的应变:ε = ΔL/L = 0.050 mm / L其中,L为金属丝的原始长度,由游标卡尺测量得到。
物体杨氏模量的测量实验报告
物体杨氏模量的测量实验报告物体的杨氏模量是衡量物体刚性和弹性的重要参数之一,它能够描述物体在受力下的变形程度。
本实验旨在通过测量物体的应力和应变,来确定物体的杨氏模量。
实验器材:1. 弹簧测力计2. 金属棒3. 千分尺4. 螺旋测微器5. 实验台6. 电子天平7. 试样夹具实验步骤:1. 将金属棒固定在实验台上,并使用试样夹具夹住金属棒,使其处于水平状态。
2. 在金属棒上选择一个合适的标志点,用千分尺测量该点的初始长度,并记录下来。
3. 将弹簧测力计固定在金属棒上方,并保持垂直状态。
4. 调整测力计的刻度,使其指针指向零刻度。
5. 用螺旋测微器测量金属棒上的应变,即标志点的位移,并记录下来。
6. 给金属棒施加一个逐渐增大的外力,使其发生弹性变形。
7. 同时记录下弹簧测力计显示的外力数值,以及螺旋测微器上标志点的位移。
8. 根据记录的数据,计算金属棒上的应力和应变。
9. 将所得的应力和应变数据绘制成应力-应变曲线。
10. 根据应力-应变曲线的斜率,即应力与应变的比值,计算出金属棒的杨氏模量。
实验结果:根据实验测量数据计算得出的应力-应变曲线如下图所示(图中的横轴为应变,纵轴为应力):(这里不输出图表,只进行描述)根据应力-应变曲线的斜率,即应力与应变的比值,我们可以计算出金属棒的杨氏模量。
杨氏模量的计算公式为:杨氏模量 = 应力 / 应变根据实验数据的计算结果,我们得出金属棒的杨氏模量为XXX。
实验讨论:在本实验中,我们通过测量金属棒的应力和应变,成功地确定了金属棒的杨氏模量。
这是因为在弹性变形范围内,应力与应变成正比,即满足胡克定律。
而杨氏模量就是描述胡克定律的比例系数。
然而,需要注意的是,在实际测量中,由于外界因素的影响,如温度变化、试样质量等,会对测量结果产生一定的误差。
因此,在进行实验过程中需要注意控制这些因素,并进行相应的校正。
本实验中我们选择了金属棒作为试样进行测量。
不同材料的杨氏模量是不同的,这是由于材料的内部结构和成分不同所致。
杨氏模量测定(实验报告范例)
杨氏模量测定(横梁弯曲法)、实验目的1. 学习用弯曲法测量金属的杨氏模量2. 学习微小位移测量方法二、实验仪器JC-1读数显微镜待测金属片砝码片若干口三、实验原理宽度为b,厚度为a,有效长度为d的棒在相距dx的、02两点上横断面,在棒弯曲前相互平行,弯曲后则成一小角度dr,棒的下半部分呈拉伸状态,而上半部分呈压缩状态,棒的中间有薄层虽然弯曲但长度不变。
现在来计算一下与中间层相距为y ,厚度为dy,形变前长为dx的一段,弯曲后伸长了yd,,由胡克定律可计算它所到的拉力dF :对中心薄层所产生的力矩d& 2 dM = Eb y2dydx整个横断面产生力矩为:2 d -y dy =2Eb — sdx [3 一1 如果使得棒弯曲的外力作用在棒有效长度的中点上,那么棒的两端分别施加mg,才2一1 -能使棒平衡。
棒上距离中点为x,长度为dx的一段,由于mg力的作用产生弯曲下降:待测金属片支撑架可挂砝码片的刀dFdS 二dF = Eb —dS 二bdydxydyd a/2M =Eb一dx 12 dxo(d棒处于平衡状态时,有外力(d -mg 对该处产生的力矩1 mg — _ x2 2 122应该等于该处横断 面弯曲所产生的力矩。
1mg 丄 Ea 3b 巴二2 、、2 丿 12 dx<2 d 日= 6mg 'dEa 'b J 2--x dx 啤y uEa 3b ^2二警 d X 2dXEa 3b 0——XI <2丿X 3㊁ Ea 3b 三 o _ mgd 3 -4Ea 3b上式整理可得:6mg因此只要测定外力 mg 使金属片弯曲伸长量 金属片的有效长度 d ,宽度b ,厚度a 就可以测出金属片的杨氏模量。
四、实验步骤 1. 2. 3. 4. 5. 6.用支架支撑好金属片,并在有效长度的中点上挂上带有挂砝码的刀口(一定得确保 刀口挂在中心位置处)。
调节好读数显微镜的目镜, 判断标准是调好的目镜可以清晰地看到分划板和十字叉 丝。
杨氏模量测量实验报告
杨氏模量测量实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过测量金属丝的杨氏模量,掌握杨氏模量的测量方法,并了解金属丝在受力作用下的变形规律。
二、实验原理。
杨氏模量是材料的一项重要物理性质,它反映了材料在受力作用下的变形能力。
在弹性变形范围内,应力与应变成正比,即弹性模量E等于应力σ与应变ε的比值,即E=σ/ε。
杨氏模量与弹性模量E之间的关系为,E=2G(1+μ),其中G为剪切模量,μ为泊松比。
通过实验测量金属丝的长度、直径和受力后的变形量,可以计算出杨氏模量的数值。
三、实验仪器与设备。
1. 弹簧天平。
2. 游标卡尺。
3. 螺旋测微器。
4. 金属丝。
5. 千分尺。
6. 千分尺架。
7. 镊子。
8. 螺旋测微器座。
9. 拉力计。
四、实验步骤。
1. 使用游标卡尺测量金属丝的直径,并取三个不同位置的平均值。
2. 使用万能千分尺测量金属丝的长度,并取三次测量的平均值。
3. 将金属丝挂在拉力计上,施加一定的拉力,并记录下拉力计的读数和金属丝的变形量。
4. 根据实验数据计算金属丝的杨氏模量。
五、实验数据与处理。
1. 金属丝直径测量数据,d1=0.25mm,d2=0.26mm,d3=0.27mm。
平均直径 d=(d1+d2+d3)/3=0.26mm。
2. 金属丝长度测量数据,l1=50.00cm,l2=50.05cm,l3=50.02cm。
平均长度 l=(l1+l2+l3)/3=50.02cm。
3. 施加拉力 F=5N,金属丝变形量ΔL=0.2mm。
根据实验数据,计算得到金属丝的杨氏模量为:E=4Fl/(πd^2ΔL)=4550.02/(π0.26^20.2)=1.9210^11Pa。
六、实验结果分析。
通过实验测得金属丝的杨氏模量为 1.9210^11Pa,与理论值相符合。
在实验中,我们发现金属丝在受力作用下发生了弹性变形,且应力与应变成正比的关系得到了验证。
实验结果表明,杨氏模量是金属材料的一项重要物理性质,它反映了材料在受力作用下的变形能力,对于材料的选用和设计具有重要的指导意义。
杨氏模量实验报告(总8页)
杨氏模量实验报告(总8页)本实验旨在探究弹性力学的杨氏模量,并通过测量金属丝的伸长量和施加的力来计算杨氏模量。
一、实验原理弹性力学是一种研究固体物体在外力作用下发生形变时的物理现象和规律的学科。
其中杨氏模量是弹性力学的重要参数之一,它是描述材料的刚性和弹性的重要指标。
设一根长度为L,截面积为A,杨氏模量为E的金属丝,在其两端施加一个拉力F时,其伸长量ΔL可以用下式计算:通过测量金属丝的伸长量和施加的力,可以计算出该金属丝的杨氏模量。
二、实验仪器本实验使用的仪器有:螺旋千分尺、直尺、金属丝弯曲杆、弹簧测力计等。
三、实验步骤1.准备材料。
本实验采用的金属丝为不锈钢丝,其直径为0.5mm,弯曲杆长度为20cm。
2.测量截面积。
使用螺旋千分尺和直尺测量金属丝的直径,计算出其截面积。
3.称重。
称量一定量的砝码,并记录其质量。
4.固定金属丝。
将金属丝用弯曲杆固定在实验台上。
5.挂砝码。
在金属丝下方挂上砝码,记录下施加的力。
6.测量伸长量。
使用螺旋千分尺测量金属丝的伸长量,并记录下来。
7.重复实验。
重复以上实验步骤多次,得到一组数据。
四、实验数据处理根据实验数据和杨氏模量的计算公式,可以得出每次实验的杨氏模量,并取均值作为最终结果。
计算过程如下:设金属丝的长度为L,截面积为A,挂上的砝码重量为F,测得的伸长量为ΔL。
则金属丝的杨氏模量可以计算如下:根据以上公式,计算出每次实验的杨氏模量如下表所示:实验次数|挂挑砝码重量F/g|伸长量ΔL/mm|杨氏模量E/GPa-|-|-|-1|10|0.45| 1962|20|0.92| 2033|30|1.39| 2014|40|1.86| 1985|50|2.33| 202平均值| | |200.0五、实验分析与讨论通过本实验,我们可以得出本金属丝的杨氏模量约为200GPa。
这个数据与之前的理论预期值相似,说明实验结果的精度较高,并且能够验证弹性力学理论的正确性。
此外,我们还可以通过对比不同金属丝的杨氏模量来了解不同金属的弹性特性。
杨氏模量测量实验报告
一、实验目的1. 掌握用光杠杆装置测量微小长度变化的原理和方法。
2. 学习一种测量金属杨氏弹性模量的方法。
3. 学会用逐差法处理实验数据。
4. 了解实验误差的来源及减小误差的方法。
二、实验仪器1. 杨氏模量测定仪(包括望远镜、测量架、光杠杆、标尺、砝码)2. 钢丝(直径已知)3. 砝码4. 光杠杆5. 望远镜及标尺6. 螺旋测微器7. 游标卡尺8. 卷尺三、实验原理杨氏模量(E)是描述材料在弹性限度内应力与应变的比值,即E = F/S,其中F 为外力,S为材料的截面积。
本实验通过测量钢丝在受到外力作用下的伸长量,计算杨氏模量。
根据胡克定律,在弹性限度内,弹性体的相对伸长(L/L)与外施应力(F/S)成正比,即L/L = (F/S)/E。
设金属丝的直径为d,截面积为S = πd²/4,将此式代入上述公式,可得:E = 4FL/d²由于L是一个微小的长度变化,难以用普通测长器具测准,本实验采用光杠杆装置放大L的测量值,提高测量精度。
四、实验步骤1. 将杨氏模量测定仪调整水平,确保望远镜、标尺、光杠杆在同一高度。
2. 将钢丝一端固定在测量仪上,另一端连接光杠杆。
3. 调节光杠杆,使平面镜与标尺垂直。
4. 调节望远镜,使叉丝位于目镜的焦平面上,观察标尺的像。
5. 记录标尺的初始读数D₀。
6. 在钢丝上施加不同大小的外力,记录对应的标尺读数D和望远镜中观察到的标尺刻度值的变化量n。
7. 重复步骤5-6,进行多次测量。
五、数据处理1. 计算钢丝的截面积S = πd²/4。
2. 计算每次实验的外力F = 砝码质量× 重力加速度。
3. 计算每次实验的伸长量L = n × 光杠杆放大倍数。
4. 计算每次实验的杨氏模量E = 4FL/d²。
5. 计算杨氏模量的平均值E_avg和标准差σ。
六、实验结果与分析通过多次实验,得到钢丝的杨氏模量E_avg和标准差σ。
杨氏模量测定实验报告
一、实验目的1. 理解杨氏模量的概念及其在材料力学中的重要性。
2. 掌握使用光杠杆法测量微小形变的方法。
3. 学习利用胡克定律和光杠杆原理计算杨氏模量。
4. 熟悉逐差法和作图法在数据处理中的应用。
二、实验原理杨氏模量(E)是衡量材料在弹性范围内抵抗形变能力的物理量,定义为应力(σ)与应变(ε)的比值,即 E = σ/ε。
在本实验中,通过测量钢丝在拉伸力作用下的形变量和所受拉力,根据胡克定律计算杨氏模量。
实验原理基于以下公式:E = (F L) / (S ΔL)其中:- F 为钢丝所受的拉力;- L 为钢丝的原始长度;- S 为钢丝的横截面积;- ΔL 为钢丝的形变量。
由于钢丝的形变量ΔL 很小,难以直接测量,因此采用光杠杆法进行放大测量。
光杠杆法利用光杠杆的放大原理,将微小的形变量转换为可测量的角度变化,从而提高测量的精度。
三、实验仪器1. 杨氏模量测定仪(包括:拉伸仪、光杠杆、望远镜、标尺)2. 砝码3. 千分尺4. 米尺5. 光杠杆支架6. 望远镜支架7. 计算器四、实验步骤1. 将杨氏模量测定仪放置在平稳的实验台上,调整望远镜和标尺的相对位置,使望远镜能够观察到标尺的刻度。
2. 将钢丝固定在拉伸仪上,确保钢丝处于垂直状态。
3. 在钢丝上施加不同大小的拉力,利用砝码进行测量。
4. 观察光杠杆平面镜在望远镜中的位置变化,记录相应的角度值。
5. 利用千分尺测量钢丝的直径,计算横截面积 S。
6. 记录钢丝的原始长度 L。
7. 根据实验数据,利用逐差法和作图法处理数据,计算杨氏模量 E。
五、实验结果与分析1. 根据实验数据,绘制 F-ΔL 图像,观察其线性关系。
2. 利用逐差法计算钢丝的形变量ΔL,计算平均形变量ΔL_avg。
3. 计算钢丝的横截面积 S 和原始长度 L。
4. 根据公式 E = (F L) / (S ΔL),计算杨氏模量 E。
六、实验结论通过本次实验,成功测量了钢丝的杨氏模量,验证了胡克定律在弹性范围内的适用性。
动态法测量杨氏模量.doc
南昌大学物理实验报告课程名称:普通物理实验(2)实验名称:动态法测量杨氏模量学院:理学院专业班级:应用物理学152班学生姓名:学号:实验地点:B510 座位号:22实验时间:第二周星期五下午4点开始一、实验目的:1、理解动态法测量杨氏模量的基本原理。
2、掌握动态法测量杨氏模量的基本方法,学会用动态法测量杨氏模量。
3、了解压电陶瓷换能器的功能,熟悉信号源和示波器的使用。
学会用示波器观察判断样品共振的方法。
4、培养综合运用知识和使用常用实验仪器的能力。
二、实验仪器:信号发生器,动态弹性模量测定仪,铜棒,示波器。
三、实验原理:1、杨氏模量是固体材料在弹性形变范围内正应力与相应正应变的比值,其数值的大小与材料的结构、化学成分和加工制造方法等因素有关。
测量杨氏模量有多种方法,可分为静态法、动态法和波传播法三类。
此实验中所采用动态法,既可测量金属的杨氏模量,也可以测量玻璃、陶瓷材料的杨氏模量,测量准确度也较高。
2、如图1所示,长度L远远大于直径d(L>>d)的一细长棒,作微小横振动(弯曲振动)时满足的动力学方程(横振动方程)为2244=∂∂+∂∂tEJySxyρ(1)其中,棒的轴线沿x方向,y为棒上距左端x处截面的y方向位移,E为杨氏模量,单位为Pa或N/m2;ρ为材料密度;S为截面积;J为某一截面的转动惯量,⎰⎰=sdsyJ2。
横振动方程的边界条件为:棒的两端(x=0、L)是自由端,端点既不受正应力也不受切向力。
用分离变量法求解方程(1),令)()(),(tTxXtxy=,则有224411dtTdTEJSdxXdX•-=ρ(2)由于等式两边分别是两个变量x和t的函数,所以只有当等式两边都等于同一个常数时等式才成立。
假设此常数为K4,则可得到下列两个方程yxO图1 细长棒的弯曲振动xL444=-X K dx X d (3) 0422=+T SEJ K dt T d ρ (4)如果棒中每点都作简谐振动,则上述两方程的通解分别为⎩⎨⎧+=+++=)cos()(sin cos )(4321ϕωt b t T Kxa Kx a shKx a chKx a x X (5) 于是可以得出)cos()sin cos (),(4321ϕω+•+++=t b Kx a Kx a shKx a chKx a t x y (6)式中214⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡=S EJK ρω (7) 式(7)称为频率公式,适用于不同边界条件任意形状截面的试样。
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杨氏模量实验报告开展实验自然要写实验报告,杨氏模量实验报告怎样写呢?那么,下面是我给大家整理收集的杨氏模量实验报告相关范文,仅供参考。
杨氏模量实验报告1【实验目的】1.1.掌握螺旋测微器的使用方法。
2.学会用光杠杆测量微小伸长量。
3.学会用拉伸法金属丝的杨氏模量的方法。
【实验仪器】杨氏模量测定仪(包括:拉伸仪、光杠杆、望远镜、标尺),水准器,钢卷尺,螺旋测微器,钢直尺。
1、金属丝与支架(装置见图1):金属丝长约0.5米,上端被加紧在支架的上梁上,被夹于一个圆形夹头。
这圆形夹头可以在支架的下梁的圆孔内自由移动。
支架下方有三个可调支脚。
这圆形的气泡水准。
使用时应调节支脚。
由气泡水准判断支架是否处于垂直状态。
这样才能使圆柱形夹头在下梁平台的圆孔转移动时不受摩擦。
2、光杠杆(结构见图2):使用时两前支脚放在支架的下梁平台三角形凹槽内,后支脚放在圆柱形夹头上端平面上。
当钢丝受到拉伸时,随着圆柱夹头下降,光杠杆的后支脚也下降,时平面镜以两前支脚为轴旋转。
图1 图2 图33、望远镜与标尺(装置见图3):望远镜由物镜、目镜、十字分划板组成。
使用实现调节目镜,使看清十字分划板,在调节物镜使看清标尺。
这是表明标尺通过物镜成像在分划板平面上。
由于标尺像与分划板处于同一平面,所以可以消除读书时的视差(即消除眼睛上下移动时标尺像与十字线之间的相对位移)。
标尺是一般的米尺,但中间刻度为0。
【实验原理】1、胡克定律和杨氏弹性模量固体在外力作用下将发生形变,如果外力撤去后相应的形变消失,这种形变称为弹性形变。
如果外力后仍有残余形变,这种形变称为塑性形变。
应力:单位面积上所受到的力(F/S)。
应变:是指在外力作用下的相对形变(相对伸长DL/L)它反映了物体形变的大小。
用公式表达为: (1)2、光杠杆镜尺法测量微小长度的变化在(1)式中,在外力的F的拉伸下,钢丝的伸长量DL是很小的量。
用一般的长度测量仪器无法测量。
在本实验中采用光杠杆镜尺法。
初始时,平面镜处于垂直状态。
标尺通过平面镜反射后,在望远镜中呈像。
则望远镜可以通过平面镜观察到标尺的像。
望远镜中十字线处在标尺上刻度为。
当钢丝下降DL时,平面镜将转动q角。
则望远镜中标尺的像也发生移动,十字线降落在标尺的刻度为处。
由于平面镜转动q角,进入望远镜的光线旋转2q 角。
从图中看出望远镜中标尺刻度的变化。
因为q角很小,由上图几何关系得:则: (2)由(1)(2)得:【实验内容及步骤】1、调杨氏模量测定仪底角螺钉,使工作台水平,要使夹头处于无障碍状态。
2、放上光杠杆,T形架的两前足置于平台上的沟槽内,后足置于方框夹头的平面上。
微调工作台使T形架的三足尖处于同一水平面上,并使反射镜面铅直。
3、望远镜标尺架距离光杠杆反射平面镜1.2~1.5m。
调节望远镜光轴与反射镜中心等高。
调节对象为望远镜筒。
4、初步找标尺的像:从望远镜筒外侧观察反射平面镜,看镜中是否有标尺的像。
如果没有,则左右移动支架,同时观察平面镜,直到从中找到标尺的像。
5、调节望远镜找标尺的像:先调节望远镜目镜,得到清晰的十字叉丝;再调节调焦手轮,使标尺成像在十字叉丝平面上。
6、调节平面镜垂直于望远镜主光轴。
7、记录望远镜中标尺的初始读数 (不一定要零),再在钢丝下端挂0.320kg砝码,记录望远镜中标尺读数,以后依次加0.320kg,并分别记录望远镜中标尺读数,直到7块砝码加完为止,这是增量过程中的读数。
然后再每次减少0.320kg砝码,并记下减重时望远镜中标尺的读数。
数据记录表格见后面数据记录部分。
8、取下所有砝码,用卷尺测量平面镜与标尺之间的距离R,钢丝长度L,测量光杠杆常数b(把光杠杆在纸上按一下,留下三点的痕迹,连成一个等腰三角形。
作其底边上的高,即可测出b)。
9、用螺旋测微器测量钢丝直径6次。
可以在钢丝的不同部位和不同的经向测量。
因为钢丝直径不均匀,截面积也不是理想的圆。
【实验注意事项】1、加减砝码时一定要轻拿轻放,切勿压断钢丝。
2、使用千分尺时只能用棘轮旋转。
3、用钢卷尺测量标尺到平面镜的垂直距离时,尺面要放平。
4、杨氏模量仪的主支架已固定,不要调节主支架。
5、测量钢丝长度时,要加上一个修正值,是夹头内不能直接测量的一段钢丝长度。
【实验数据处理】标尺最小分度:1mm 千分尺最小分度:0.01mm 钢卷尺最小分度:1mm 钢直尺最小分度:1mm表一外力mg与标尺读数序号i1234567m(kg)0.0000.3200.6400.9601.2801.6001.9202.240加砝码2.013.084.115.296.577.458.59减砝码0.831.943.054.225.316.357.708.590.9151.9753.0654.1655.3007.5758.59表二的逐差法处理序号I123(cm)4.3854.4854.5104.4254.451(cm)-0.0660.0330.059-0.026的A类不确定度:的B类不确定度:合成不确定度:所以:表三钢丝的直径d 千分尺零点误差: -0.001mm 次数1234560.1950.1940.1950.1930.1940.1950.19530.0007-0.00030.0007-0.0013-0.00030.0007的A类不确定度:的B类不确定度:合成不确定度:所以:计算杨氏模量不确定度:实验结果:【实验教学指导】1、望远镜中观察不到竖尺的像应先从望远筒外侧,沿轴线方向望去,能看到平面镜中竖尺的像。
若看不到时,可调节望远镜的位置或方向,或平面反射镜的角度,直到找到竖尺的像为止,然后,再从望远镜中找到竖尺的像。
2、叉丝成像不清楚。
这是望远镜目镜调焦不合适的缘故,可慢慢调节望远镜目镜,使叉丝像变清晰。
3、实验中,加减法时,测提对应的数值重复性不好或规律性不好。
(1) 金属丝夹头未夹紧,金属丝滑动。
(2)杨氏模量仪支柱不垂直,使金属丝端的方框形夹头与平台孔壁接触摩擦太大。
(3)加冯法码时,动作不够平稳,导致光杠杆足尖发生移动。
(4)可能是金属丝直径太细,加砝码时已超出弹性范围。
【实验随即提问】⑴ 根据Y的不确定度公式,分析哪个量的测量对测量结果影响最大。
答:根据由实际测量出的量计算可知对Y的测量结果影响最大,因此测此二量尤应精细。
⑵ 可否用作图法求钢丝的杨氏模量,如何作图。
答:本实验不用逐差法,而用作图法处理数据,也可以算出杨氏模量。
由公式Y=可得:F= Y△n=KY△n。
式中K=可视为常数。
以荷重F为纵坐标,与之相应的ni为横坐标作图。
由上式可见该图为一直线。
从图上求出直线的斜率,即可计算出杨氏模量。
⑶ 怎样提高光杠杆的灵敏度?灵敏度是否越高越好?答:由Δn= ΔL可知,为光杠杆的放大倍率。
适当改变R和b,可以增加放大倍数,提高光杠杆的灵敏度,但这种灵敏度并非越高越好;因为ΔL=Δn成立的条件是平面镜的转角θ很小(θ≤2.5°),否则tg2θ≠2θ。
要使θ≤2.5°,必须使b≥ 4cm,这样tg2θ≈2θ引起的误差在允许范围内;而b尽量大可以减小这种误差。
如果通过减小b来增加放大倍数将引起较大误差⑷ 称为光杠杆的放大倍数,算算你的实验结果的放大倍数。
答:以实验结果计算光杠杆的放大倍数为杨氏模量实验报告2【预习重点】(1)杨氏模量的定义。
(2)利用光杠杆测量微小长度变化的原理和方法。
(3)用逐差法和作图法处理实验数据的方法。
【仪器】杨氏模量仪(包括砝码组、光杠杆及望远镜-标尺装置)、螺旋测微器、钢卷尺。
【原理】1)杨氏模量物体受力产生的形变,去掉外力后能立刻恢复原状的称为弹性形变;因受力过大或受力时间过长,去掉外力后不能恢复原状的称为塑性形变。
物体受单方向的拉力或压力,产生纵向的伸长和缩短是最简单也是最基本的形变。
设一物体长为L,横截面积为S,沿长度方向施力F后,物体伸长(或缩短)了δL。
F/S是单位面积上的作用力,称为应力,δL/L是相对变形量,称为应变。
在弹性形变范围内,按照胡克(Hooke Robert 1635—1703)定律,物体内部的应力正比于应变,其比值(5—1)称为杨氏模量。
实验证明,E与试样的长度L、横截面积S以及施加的外力F的大小无关,而只取决于试样的材料。
从微观结构考虑,杨氏模量是一个表征原子间结合力大小的物理参量。
2)用静态拉伸法测金属丝的杨氏模量杨氏模量测量有静态法和动态法之分。
动态法是基于振动的方法,静态法是对试样直接加力,测量形变。
动态法测量速度快,精度高,适用范围广,是国家标准规定的方法。
静态法原理直观,设备简单。
用静态拉伸法测金属丝的杨氏模量,是使用如图5—1所示杨氏模量仪。
在三角底座上装两根支柱,支柱上端有横梁,中部紧固一个平台,构成一个刚度极好的支架。
整个支架受力后变形极小,可以忽略。
待测样品是一根粗细均匀的钢丝。
钢丝上端用卡头A夹紧并固定在上横梁上,钢丝下端也用一个圆柱形卡头B夹紧并穿过平台C的中心孔,使钢丝自由悬挂。
通过调节三角底座螺丝,使整个支架铅直。
下卡头在平台C的中心孔内,其周围缝隙均匀而不与孔边摩擦。
圆柱形卡头下方的挂钩上挂一个砝码盘,当盘上逐次加上一定质量的砝码后,钢丝就被拉伸。
下卡头的上端面相对平台C的下降量,即是钢丝的伸长量δL。
钢丝的总长度就是从上卡头的下端面至下卡头的上端面之间的长度。
钢丝的伸长量δL是很微小的,本实验采用光杠杆法测量。
3)光杠杆光杠杆是用放大的方法来测量微小长度(或长度改变量)的一种装置,由平面镜M、水平放置的望远镜T和竖直标尺S组成(图5—1)。
平面镜M竖立在一个小三足支架上,O、O′是其前足,K是其后足。
K至OO′连线的垂直距离为b(相当于杠杆的短臂),两前足放在杨氏模量仪的平台C的沟槽内,后足尖置于待测钢丝下卡头的上端面上。
当待测钢丝受力作用而伸长δL时,后足尖K就随之下降δL,从而平面镜M 也随之倾斜一个α角。
在与平面镜M相距D处(约1~2m)放置测量望远镜T和竖直标尺S。
如果望远镜水平对准竖直的平面镜,并能在望远镜中看到平面镜反射的标尺像,那么从望远镜的十字准线上可读出钢丝伸长前后标尺的读数n0和n1。
这样就把微小的长度改变量δL放大成相当可观的变化量δn=n1-n0。